Verilog下简易CPU设计与 FPGA应用

本文主要探讨了基于硬件描述语言（Verilog）的简易CPU设计方法。作者肖海燕和杨建波来自湖北师范学院物理与电子科学学院，他们利用可编程逻辑器件FPGA作为硬件平台，通过Verilog这种高级硬件描述语言，采用了自顶向下的设计策略和模块化的方法。首先，他们在软件层面设计并仿真了CPU的各个模块，如寄存器、算术逻辑单元（ALU）、控制单元等，确保每个模块的功能正确无误。 在这个过程中，作者重点分析了CPU的关键功能模块，如指令解码和执行、数据路径以及控制信号的处理。他们通过Max+Plus II软件进行编译和适配，生成了详细的时序仿真图，以便验证设计的正确性和性能。这些步骤确保了CPU逻辑控制器的精确实现。 随后，作者在硬件上构建了一个简单的指令控制流水灯实例，以此来展示整个基于Verilog的CPU设计过程。这个实例展示了如何通过硬件描述语言实现CPU的基本控制功能，比如指令执行、状态转移等。 设计的特点在于其灵活性和可靠性，通过调整或扩展指令集，CPU可以实现更多功能，这使得该设计具有很高的可扩展性。这篇论文提供了一个从概念到实践的完整案例，对于理解和应用硬件描述语言进行CPU设计的学生和工程师来说，具有很高的参考价值。关键词包括FPGA、Verilog、CPU以及时序仿真，这些都体现了研究的核心内容和技术路线。